Question

【題目】碳是形成單質和化合物最多的元素，其單質及化合物有獨特的性質和用途。請回答下列問題。

(1)C原子的價電子軌道表達式為__。

(2)碳可以形成多種有機化合物，如圖所示是一種嘌呤和一種吡啶的結構，兩種分子中所有原子都在一個平面上。

①嘌呤中所有元素的電負性由大到小的順序__。

②吡啶結構中N原子的雜化方式是___。

③NH3的鍵角__PH3的鍵角，理由是__。

④分子中的大π鍵可以用符號π表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數，n代表參與形成大π鍵的電子數。嘌呤和吡啶中都含有大π鍵，請問該吡啶中的大π鍵表示為__。

(3)石墨烯中部分碳原子被氧化后，轉化為氧化石墨烯。

石墨烯轉化為氧化石墨烯時，1號C與相鄰C原子間鍵能的變化是__（填“變大”、“變小”“不變”）。

(4)石墨烯可轉化為富勒烯(C60)，C60和K能形成新型化合物，其晶胞如圖所示，晶胞參數為anm該化合物中K原子和C60分子的個數比為___，該晶體的密度ρ=___g/cm3(阿伏加德羅常數為6.02×1023)。

Answer 1

【答案】 N>C>H(或NCH) sp3 > 兩者組成和結構相似，由于中心原子N的電負性大于P，成鍵電子對離N原子更近（或N原子周圍的電子云密度大），故NH3中成鍵電子對之間的斥力大，因此NH3的鍵角大于PH3的鍵角 變小 3：1

【解析】

根據原子核外電子排布規律分析C原子的價電子軌道表達式，根據元素周期律分析元素電負性，根據雜化軌道理論分析原子雜化方式和比較不同分子的鍵角大小關系，根據均攤法確定原子個數比并進行相關計算。

(1)C原子為元素周期表第6號元素，其核外電子排布式為1s22s22p2，則價電子軌道表達式為，故答案為：；

(2)①根據嘌呤的結構可知，該分子含有C、N、H三種元素，電負性大小順序為N>C>H，故答案為：N>C>H(或NCH)；

②吡啶分子中N原子形成三個共價單鍵，采用sp3雜化，故答案為：sp3；

③NH3和PH3組成和結構相似，由于中心原子N的電負性大于P，成鍵電子對離N原子更近（或N原子周圍的電子云密度大），故NH3中成鍵電子對之間的斥力大，因此NH3的鍵角大于PH3的鍵角，故答案為：兩者組成和結構相似，由于中心原子N的電負性大于P，成鍵電子對離N原子更近(或N原子周圍的電子云密度大)，故NH3中成鍵電子對之間的斥力大，因此NH3的鍵角大于PH3的鍵角；

④由吡啶的結構分析可知，該吡啶分子中4個C原子和1個N原子參與形成大π鍵，4個C原子各提供一個電子，1各N原子提供一對孤對電子，因此該吡啶中的大π鍵表示為，故答案為：；

(3)石墨烯轉化為氧化石墨烯時，1號C連接的O原子吸引電子能力較強，導致與1號C原子相鄰C原子對電子的吸引力減小，所以1號C與相鄰C原子間鍵能的變化是變小，故答案為：變小；

(4)根據晶胞結構可知，K原子位于晶胞的面上，由均攤法，1個晶胞中K原子的個數為，C60分子位于晶胞的頂點和體內，1個晶胞中C60分子的個數為，則該化合物中K原子和C60分子的個數比為3：1，一個該晶胞的質量為，體積為(a3×10-21)cm3，根據公式可得，該晶體的密度，故答案為：。